CN112748418A - 一种激光雷达 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及激光雷达技术领域,尤其涉及一种激光雷达。本申请激光雷达,包括激光器、扫描模块、定位装置、底板,所述的激光器用于出射激光;所述的扫描模块包括振镜、棱镜,用于将出射激光转变成面阵扫描光束;所述的定位装置用于将激光器、振镜、棱镜定位在底板上,使静止时振镜镜面与水平面夹角为45度,出射激光光轴与振镜中心重合,出射激光经振镜反射后水平照射到棱镜上。本申请激光雷达严格定位了激光器7、扫描模块的空间相对位置,其光路调节精度由定位装置与底板1的装配精度决定,使光路扫描轨迹按照预设路线进行,调轴过程简便易操作,可用于批量生产。
Description
技术领域
本发明申请涉及激光雷达技术领域,尤其涉及一种激光雷达。
背景技术
在现有的激光雷达光机系统中,激光雷达的扫描装置需将激光器发射光按一定规律扫描成面阵出射光,这需要光学元件的空间位置精确配合,然而由于结构件的加工工艺和安装过程引入的误差,往往难以实现理论上的精准。当偏置超过光路系统容许的范围,扫描轨迹无法按照设计的规律进行激光扫描,使激光雷达则不能正常工作,因此需要精准设计激光雷达,并且在装配过程中须对光学元件进行调轴、定位。
现有调节方法多采用人工调节的方式,精度严重依赖操作人员经验水平,且耗时较长。
发明内容
本申请实施例在于提出一种激光雷达,采用定位装置调整、定位激光器、振镜,能够精确对准光轴,使扫描轨迹处于最佳状态,调节过程简便可靠。
为达此目的,本发明申请实施例采用以下技术方案:
一方面,一种激光雷达,包括激光器、扫描模块、定位装置、底板,
所述的激光器用于出射激光;
所述的扫描模块包括振镜、棱镜,用于将出射激光转变成面阵扫描光束;
所述的定位装置用于将激光器、振镜、棱镜定位在底板上,使静止时振镜镜面与水平面夹角为45度,出射激光光轴与振镜中心重合,出射激光经振镜反射后水平照射到棱镜上。
在一种可能的实现方式中,所述的定位装置包括激光器定位装置、振镜定位装置,分别用于对激光器、振镜进行定位。
在一种可能的实现方式中,所述的激光器定位装置包括V型块、激光器压板,所述的V型块设置在底板下表面预设位置,其具有两个表面,两表面与激光器接触将激光器定位,使激光器的出射光斑在水平面内到达预设位置,激光器压板用于将激光器压紧固定。
在一种可能的实现方式中,所述的振镜定位装置包括设置在底板上的夹持定位块、振镜压板、振镜组件、定位光栏,设置在底板上表面的定位槽,
所述的振镜组件与振镜连接,包括一驱动振镜的电机;
所述的夹持定位块用于定位振镜组件;
所述的振镜压板将振镜组件固定在夹持定位块上;
所述的定位光栏设置在定位槽中,用于进一步定位振镜位置。
在一种可能的实现方式中,所述的振镜组件一端为圆柱端,一端为阶梯端,夹持定位块具有一个凹陷部,凹陷部的表面与振镜组件圆柱端的圆柱面接触,用于定位振镜组件在垂直方向上的位置,所述的凹陷部与振镜压板之间形成一安装空间,安装空间允许振镜组件圆柱端通过,不允许振镜组件阶梯端通过,夹持定位块的一个端面与振镜组件的阶梯端面接触,用于定位振镜组件在水平方向上的位置。
在一种可能的实现方式中,所述的凹陷部与振镜压板之间形成的安装空间为安装孔,安装孔的孔径大于振镜组件圆柱端的直径,小于振镜组件阶梯端的直径,夹持定位块的一个端面与振镜组件的阶梯端面接触,用于定位振镜组件在水平方向上的位置。
在一种可能的实现方式中,所述定位槽设置于底板上表面,其垂直于不摆扫时的振镜反射光束,定位光栏可沿定位槽滑动,定位光栏上开设有通光孔,通光孔直径和激光光束直径一致,通光孔的高度与振镜镜面几何中心的高度一致。
在一种可能的实现方式中,所述的激光雷达,还包括用于驱动棱镜的电机,所述的底板上开设有电机穿孔,用于通过电机轴,所述的电机通过定位套定位安装,所述的定位套的外径与电机穿孔的直径一致,定位套的内径与电机轴的直径一致。
在一种可能的实现方式中,所述的振镜以水平面为基准,摆扫角为±15°;棱镜转动的转速为1~10000转/分钟,水平视场角90°~150°,垂直视场角±15°。
在一种可能的实现方式中,所述的振镜以水平面为基准,摆扫角为±5°°;棱镜转动的转速为1~5000转/分钟,水平视场角100°~120°,垂直视场角±5°。
本申请激光雷达严格定位了激光器、扫描模块的空间相对位置,其光路调节精度由定位装置与底板的装配精度决定,使光路扫描轨迹按照预设路线进行,调轴过程简便易操作,可用于批量生产。
附图说明
图1是本申请实施例的整体示意图。
图2是本申请实施例的分解示意图。
图3是本申请实施例仰视图。
图中:1、底板;2、底脚;3、电机;4、棱镜;5、振镜;6、振镜组件;7、激光器;8、激光器压板;9、定位光栏;10、定位套;11、V型块;12、通孔;13、夹持定位块;14、定位槽;15、通光孔;16、电机轴;17、振镜压板;18、出射激光;19、圆柱端;20、阶梯端;21、凹陷部;22、阶梯端面;23、电机穿孔。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示,一种激光雷达,包括激光器7、扫描模块、定位装置、底板1,
所述的激光器7用于出射激光;
所述的扫描模块包括振镜5、棱镜4,用于将出射激光转变成面阵扫描光束;
所述的定位装置用于将激光器7、振镜5、棱镜4定位在底板1上,使静止时振镜5镜面与水平面夹角为45度,出射激光光轴与振镜中心重合,出射激光经振镜5反射后水平照射到棱镜4上。
底板1与地面平行设置,其下表面设有多个用于支撑的底脚2。激光器7设置在底板1下方,其出射激光18的光轴垂直于底板1,底板1上开设有通孔12,出射激光18沿竖直方向经通孔12出射,光束到达设置在底板1上的振镜5,所述的振镜5以设定速度在预设的角度范围内摆扫,出射激光18经振镜5后转变为一定角度的线阵扫描光束照射在棱镜4上;所述的棱镜4以一定速度转动,用于将线阵扫描光束转变成面阵扫描光束,对目标进行扫描测量。定位装置将激光器7、扫描模块固定在底板1上并定位,保证光路按照预设轨迹扫描。
本申请激光雷达严格定位了激光器7、扫描模块的空间相对位置,其光路调节精度由定位装置与底板1的装配精度决定,使光路扫描轨迹按照预设路线进行,调轴过程简便易操作,可用于批量生产。
所述的定位装置包括激光器定位装置、振镜定位装置,分别用于对激光器7、振镜5进行定位。
如图3所示,所述的激光器定位装置包括V型块11、激光器压板8,所述的V型块11设置在底板1下表面预设位置,其具有两个表面,激光器7外形一般为圆柱形,V型块11的两表面与激光器7的圆柱面接触使激光器7的出射光斑在水平面内到达预设位置。再用激光器压板8将激光器7压紧在V型块11上,固定好激光器7的位置,完成激光器7定位。
所述的振镜定位装置包括设置在底板1上的夹持定位块13、振镜压板17、振镜组件6、定位光栏9,设置在底板1上表面的定位槽14,
所述的振镜组件6与振镜5连接,包括一驱动振镜的电机(图中未画出);
所述的夹持定位块13用于定位振镜组件6;
所述的振镜压板17将振镜组件6固定在夹持定位块13上;
所述的定位光栏9设置在定位槽14中,用于进一步定位振镜5位置。
如图2所示,所述的振镜组件6一端为圆柱端19,一端为阶梯端20,夹持定位块13具有一个凹陷部21,凹陷部21的表面与振镜组件6圆柱端19的圆柱面接触,用于定位振镜组件6在垂直方向上的位置,所述的凹陷部21与振镜压板17之间形成一安装空间,安装空间允许振镜组件圆柱端19通过,不允许振镜组件阶梯端20通过,夹持定位块1的一个端面与振镜组件6的阶梯端面22接触,用于定位振镜组件在水平方向上的位置,使振镜镜面的几何中心与激光器发射光束中心重合。
振镜组件6的圆柱端19与夹持定位块的凹陷部21的表面接触,其垂直向下方向上的位置受凹陷部21限制,在加装振镜压板17后,垂直向上的方向受振镜压板17限制,夹持定位块13与振镜17压板17共同定位振镜组件6在垂直方向上的位置。所述的凹陷部21与振镜压板17之间形成一安装空间,安装空间允许振镜组件圆柱端19通过,不允许振镜组件阶梯端20通过,夹持定位块1的一个端面与振镜组件6的阶梯端面22接触,振镜组件6圆柱端19穿过安装空间,阶梯端20被限制在夹持定位块13的端面上,振镜组件6在水平方向上的位置被定位。
所述的凹陷部21与振镜压板17之间形成的安装空间为安装孔,安装孔的孔径大于振镜组件圆柱端19的直径,小于振镜组件阶梯端20的直径,夹持定位块13的一个端面与振镜组件6的阶梯端面22接触,用于定位振镜组件6在水平方向上的位置。
安装空间可以为各种形状,采用安装孔加工简易。
所述定位槽14设置于底板1上表面,其垂直于不摆扫时的振镜反射光束,定位光栏9可沿定位槽14滑动,定位光栏9上开设有通光孔15,通光孔15直径和激光光束直径一致,通光孔15的高度与振镜镜面几何中心的高度一致。
安装时,转动振镜组件6,当且仅当振镜镜面与水平面夹角为45度时,激光光束可以穿过通光孔15,此时状态为水平面,再用振镜压板17将定位后的振镜组件6压紧固定,去掉定位光栏9,完成调节振镜组件6的水平面态。
所述的激光雷达,还包括用于驱动棱镜4的电机3,所述的底板1上开设有电机穿孔23,用于通过电机轴16,所述的电机3通过定位套10定位安装,所述的定位套10的外径与电机穿孔23的直径一致,定位套10的内径与电机轴16的直径一致。
电机3安装在底板1的下表面,电机轴16穿过底板1与底板1上方的棱镜4装配,电机轴16经电机穿孔23穿出。定位套10的外径与电机穿孔23的直径一致,定位套10的内径与电机轴16的直径一致。安装电机3时,先将定位套10放置在电机穿孔23中,再将电机轴16穿过定位套10的内径,然后将电机3用螺丝固定,这样电机轴16即位于电机穿孔23中心,最后将定位套10沿轴向拆卸,完成电机3定位安装。
所述的振镜以水平面为基准,摆扫角为±15°;棱镜转动的转速为1~10000转/分钟,水平视场角90°~150°,垂直视场角±15°。
所述的振镜以水平面为水平面,摆扫角为±5°°;棱镜转动的转速为1~5000转/分钟,水平视场角100°~120°,垂直视场角±5°。
以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理,而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式,这些方式都将落入本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光雷达,其特征在于,包括激光器、扫描模块、定位装置、底板,
所述的激光器用于出射激光;
所述的扫描模块包括振镜、棱镜,用于将出射激光转变成面阵扫描光束;
所述的定位装置用于将激光器、振镜、棱镜定位在底板上,使静止时振镜镜面与水平面夹角为45度,出射激光光轴与振镜中心重合,出射激光经振镜反射后水平照射到棱镜上。
2.根据权利要求1所述的激光雷达,其特征在于,所述的定位装置包括激光器定位装置、振镜定位装置,分别用于对激光器、振镜进行定位。
3.根据权利要求2所述的激光雷达,其特征在于,所述的激光器定位装置包括V型块、激光器压板,所述的V型块设置在底板下表面预设位置,其具有两个表面,两表面与激光器接触将激光器定位,使激光器的出射光斑在水平面内到达预设位置,激光器压板用于将激光器压紧固定。
4.根据权利要求3所述的激光雷达,其特征在于,所述的振镜定位装置包括设置在底板上的夹持定位块、振镜压板、振镜组件、定位光栏,设置在底板上表面的定位槽,
所述的振镜组件与振镜连接,包括一驱动振镜的电机;
所述的夹持定位块用于定位振镜组件;
所述的振镜压板将振镜组件固定在夹持定位块上;
所述的定位光栏设置在定位槽中,用于进一步定位振镜位置。
5.根据权利要求4所述的激光雷达,其特征在于,所述的振镜组件一端为圆柱端,一端为阶梯端,夹持定位块具有一个凹陷部,凹陷部的表面与振镜组件圆柱端的圆柱面接触,用于定位振镜组件在垂直方向上的位置,所述的凹陷部与振镜压板之间形成一安装空间,安装空间允许振镜组件圆柱端通过,不允许振镜组件阶梯端通过,夹持定位块的一个端面与振镜组件的阶梯端面接触,用于定位振镜组件在水平方向上的位置。
6.根据权利要求5所述的激光雷达,其特征在于,所述的凹陷部与振镜压板之间形成的安装空间为安装孔,安装孔的孔径大于振镜组件圆柱端的直径,小于振镜组件阶梯端的直径,夹持定位块的一个端面与振镜组件的阶梯端面接触,用于定位振镜组件在水平方向上的位置。
7.根据权利要求6所述的激光雷达,其特征在于,所述定位槽设置于底板上表面,其垂直于不摆扫时的振镜反射光束,定位光栏可沿定位槽滑动,定位光栏上开设有通光孔,通光孔直径和激光光束直径一致,通光孔的高度与振镜镜面几何中心的高度一致。
8.根据权利要求7所述的激光雷达,其特征在于,还包括用于驱动棱镜的电机,所述的底板上开设有电机穿孔,用于通过电机轴,所述的电机通过定位套定位安装,所述的定位套的外径与电机穿孔的直径一致,定位套的内径与电机轴的直径一致。
9.根据权利要求1-8任一所述的激光雷达,其特征在于,所述的振镜以水平面为基准,摆扫角为±15°;棱镜转动的转速为1~10000转/分钟,水平视场角90°~150°,垂直视场角±15°。
10.根据权利要求9所述的激光雷达,其特征在于,所述的振镜以水平面为基准,摆扫角为±5°°;棱镜转动的转速为1~5000转/分钟,水平视场角100°~120°,垂直视场角±5°。
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